【サルでもわかる】学問紹介シリーズ

【サルでもわかる】ソフトマター物理学入門!身近すぎてビックリ!私たちの暮らしを支える不思議な物理学の世界

2024年12月9日

みなさん、こんにちは!

「物理学って、難しい数式ばかりで近寄りがたい...」

「ソフトマター物理学って聞いたことあるけど、実際どんなことをするの?」

「将来の進路を考えているけど、この分野は本当に面白いのかな?」

そんな疑問や不安を持っている方も多いのではないでしょうか?

でも、心配はいりません!

実は、ソフトマター物理学は私たちの生活に密着した、とってもワクワクする学問なんです!

今回は、高校生の皆さんにもわかりやすく、ソフトマター物理学の魅力を徹底的に解説していきます!

ソフトマター物理学とは?

まずは、「ソフトマター」という言葉の意味から紐解いていきましょう!

ソフトマター(軟らかい物質)は、私たちの身の回りにあふれている不思議な物質たちなんです!

例えば、朝起きてから夜寝るまでに使う様々なものがソフトマターです!

朝使う歯磨き粉、シャンプーやボディーソープ、お気に入りのハンドクリーム、おやつのプリンやゼリー、それに洗濯に使う洗剤まで、全部ソフトマターの仲間たちなんです!

これらの物質には、とても面白い特徴があります。

それは、固体のように形を保つこともできれば、液体のようにサラサラと流れることもできるという、不思議な性質です!

例えば、シャンプーを思い浮かべてみてください。

ボトルの中でじっとしている時は形を保っていますが、手に取ると液体のように流れ出しますよね?

このような、固体と液体の中間のような性質を持つ物質を研究するのが、ソフトマター物理学なんです!

ソフトマター物理学は何に役立っているの?

ここからが、特に注目してほしい部分です!

1. 化粧品の開発における革新的な貢献

化粧品の世界では、ソフトマター物理学の知識が革新的な製品開発の鍵となっています!

例えば、最近話題の「とろけるファンデーション」。

これは、肌に触れた瞬間に固体から液体に変化する特殊な性質を持っていますが、この性質はソフトマター物理学の知識があってこそ実現できたものなんです!

また、美容液やクリームの「とろみ」や「のび」の調整にも、ソフトマターの性質についての深い理解が必要不可欠です。

肌への密着性を高めながら、べたつかない使用感を実現するには、物質の微細構造から研究を重ねる必要があるんです!

2. 食品開発における革新的なブレイクスルー

私たちが毎日食べている食品の多くも、実はソフトマター物理学の恩恵を受けています!

例えば、アイスクリームの研究では、なめらかな食感を実現するために、氷の結晶成長をナノメートル単位で制御する必要があります。

これには、温度変化による物質の状態変化を精密に理解する必要があり、まさにソフトマター物理学の出番なんです!

また、最近話題の「分子ガストロノミー」という新しい料理法も、ソフトマター物理学の知識を活用しています。

例えば、液体の調味料をプルプルの球体に変える「球形化」という技法は、ソフトマターの性質を利用した革新的な調理法なんです!

3. 医療分野における画期的な応用

医療の世界でも、ソフトマター物理学は重要な役割を果たしています!

例えば、新しい薬の開発では、薬が体内でどのように溶けて吸収されるかを制御する必要がありますが、これにはソフトマターの知識が不可欠です。

また、人工血管や人工関節の開発では、人体の組織と親和性の高い柔らかい材料が必要ですが、この研究にもソフトマター物理学の知識が活用されています。

さらに、再生医療で使用する足場材料(細胞が成長するための土台となる材料)の開発にも、ソフトマター物理学の知識が応用されているんです!

ズバリ ソフトマター物理学のここが面白い!

1. 身近な現象の不思議を科学的に解明できる!

私たちの周りには、「なんでだろう?」と思う現象がたくさんありますよね。

例えば、「シャボン玉はなぜ必ず球形になるの?」という素朴な疑問。

実は、これは表面張力という力が働いているからなんです!

表面張力は、液体の表面積を最小にしようとする力で、球形こそが最も表面積の小さい形なんです。

また、「片栗粉に水を加えたものはなぜ叩くと固くなるの?」という不思議な現象も。

これは「ダイラタント流体」と呼ばれる特殊な性質で、力を加えると粒子同士が密着して固体のような性質を示すんです!

このような身近な不思議を、科学的に解明できるのがソフトマター物理学の面白さなんです!

2. 実験の自由度が高い!

ソフトマター物理学の実験の多くは、身近な材料で行うことができます!

例えば、先ほど紹介した片栗粉と水の実験。

これは家庭にある材料で簡単に試すことができ、しかも大変面白い現象を観察できます!

また、シャンプーや洗剤を使った実験では、物質の界面活性作用を観察することができます。

危険な薬品を使わなくても、安全に楽しく実験できるのが特徴です!

3. 最先端の研究分野として注目を集めている!

ソフトマター物理学は、まだまだ解明されていない謎がたくさんある、興味深い研究分野です!

例えば、生体膜の研究は、新しい医療技術の開発につながる可能性を秘めています。

また、環境にやさしい新素材の開発など、持続可能な社会の実現に向けた研究も進められています。

ノーベル賞級の大発見が、あなたを待っているかもしれません!

ソフトマター物理学を勉強すると、どんな職業に就けるの?

1. 化粧品メーカーの研究開発職

化粧品メーカーでは、ソフトマター物理学の知識を持った研究者が大活躍しています!

新しい化粧品の開発では、使用感や効果、安定性など、様々な要素を考慮する必要があります。

例えば、資生堂やカネボウ、P&Gなどの大手化粧品メーカーでは、ソフトマター物理学の知識を持った研究者が、日々新しい製品の開発に取り組んでいます。

具体的な仕事内容としては:

・新しい化粧品の処方設計

・製品の物性評価と改良

・新しい有効成分の開発

・製品の安定性試験

などがあります。

2. 食品メーカーの製品開発職

食品メーカーでも、ソフトマター物理学の知識は非常に重要です!

例えば、明治やロッテ、森永などの大手食品メーカーでは、新しいデザートやスイーツの開発に、ソフトマター物理学の知識が活用されています。

具体的な仕事内容としては:

・新商品の開発

・食感の改良研究

・保存性の向上研究

・製造プロセスの最適化

などがあります。

3. 医療機器メーカーの技術開発職

医療機器メーカーでも、ソフトマター物理学の知識を持った技術者が必要とされています!

テルモやオリンパスなどの医療機器メーカーでは、新しい医療機器や材料の開発に、ソフトマター物理学の知識が活用されています。

具体的な仕事内容としては:

・医療用材料の開発

・人工臓器の開発

・医療機器の性能向上研究

・新しい治療技術の開発

などがあります。

ソフトマター物理学はどこで学べるの?

ソフトマター物理学は、主に理系の大学で専門的に学ぶことができます!

特に以下の大学が有名です:

1. 東京大学物理学科

ソフトマター物理学の研究室が複数あり、最先端の研究が行われています。

特に、生体膜やコロイドの研究が盛んです。

2. 京都大学理学部

ソフトマター物理学の基礎研究から応用研究まで、幅広い研究が行われています。

特に、高分子物理学の研究が世界的に有名です。

3. 北海道大学理学部

ソフトマター物理学の実験設備が充実しています。

特に、ゲルやエマルションの研究が盛んです。

4. 東京工業大学理学院

応用研究が盛んで、企業との共同研究も多く行われています。

特に、新材料開発の研究が注目を集めています。

また、これらの大学院に進学すると、より専門的な研究を行うことができます!

まとめ

いかがでしたか?

ソフトマター物理学は、私たちの暮らしに密着した、とても魅力的な学問だということがおわかりいただけたでしょうか?

一見難しそうに見える物理学ですが、実は私たちの身近なところで大活躍しているんです!

最後まで読んでいただきありがとうございました!

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